高速加工概念
現(xiàn)今模具業(yè)流行談?wù)摳咚巽姶矊?duì)模具加工影響 , 高速加工論說(shuō)甚多 , 尤其在中國(guó)市場(chǎng) , 模具行業(yè)飛速發(fā)展 , 對(duì)于能加快模具生產(chǎn)之機(jī)床 , 需求極高 , 因此高速銑床理論成為熱點(diǎn)所在 , 而各大機(jī)床生產(chǎn)商爭(zhēng)先推出各種號(hào)稱世界第一高速銑床 , 眾說(shuō)紛紜 , 有些機(jī)床生產(chǎn)商說(shuō)其主軸轉(zhuǎn)速世界最快每分鐘達(dá) 60,000 轉(zhuǎn)以上 , 又有些機(jī)床生產(chǎn)商說(shuō)其機(jī)床剛性好,、精度高 , 必定達(dá)到高速加工效果 , 更有些說(shuō)其機(jī)床結(jié)構(gòu)與眾不同 , 采用人造大理石能減低震動(dòng) , 必可迎合高速加工要求 , 除此之外等更多聽(tīng)聞 , 有些不負(fù)責(zé)任機(jī)床供貨商 , 向客戶推薦其機(jī)床適合任何類型模具加工 , 只需更換高速主軸或低速高扭矩主軸便可 , 此等荒誕論說(shuō) , 正如有一汽車銷售員向閣下推銷一部全能汽車 , 只要閣下更換高速發(fā)動(dòng)機(jī) , 此汽車便可變成法拉利跑車 , 更換高扭矩發(fā)動(dòng)機(jī) , 即可成為貨車 , 但閣下會(huì)相信此等論說(shuō) , 而購(gòu)買此車嗎 ?
可知跑車與轎車 , 轎車與貨車分別之大眾所皆知 , 不論外觀 , 風(fēng)阻系數(shù) , 控制系統(tǒng) , 車體結(jié)構(gòu) , 車軸距離 , 方向盤 , 避震系統(tǒng) , 車體與地面距離 , 轉(zhuǎn)檔系統(tǒng) , 加速率 , 剎車系統(tǒng) , 甚至舒適程度等 , 都有不同規(guī)格要求 , 是否單單更換發(fā)動(dòng)機(jī) , 便可適應(yīng)不同使用需要 , 答案肯定不是 , 實(shí)質(zhì)使用需要 , 在研究開(kāi)發(fā)時(shí) , 設(shè)計(jì)師早有定案計(jì)劃 , 按不同要求 , 設(shè)計(jì)出甚么樣的車輛 , 適合何種用途 , 不是單靠發(fā)動(dòng)機(jī)解決問(wèn)題 . 所以高速銑床設(shè)計(jì)正如設(shè)計(jì)汽車 , 應(yīng)用在模具 , 模架或鏜孔之機(jī)床在設(shè)計(jì)上絕對(duì)不一樣 , 機(jī)床整體設(shè)計(jì)非常重要 , 客戶需根據(jù)本身產(chǎn)品 , 才決定購(gòu)買那種機(jī)床才是明智之舉 . 模具業(yè)在中國(guó)市場(chǎng)已進(jìn)入去弱留強(qiáng)階段 , 產(chǎn)品市場(chǎng)生命周期短 , 模具生產(chǎn)周期至為重要 , 如手機(jī)模具 , 從過(guò)去 90 天生產(chǎn)周期到現(xiàn)在 15 -21 天試模 , 由此可見(jiàn)現(xiàn)在模具生產(chǎn)已不只追求精度及光潔度那么簡(jiǎn)單 , 必須加上效率,。
Roeders 公司以其 200 年模具制造經(jīng)驗(yàn) , 在 1989 年德國(guó) Roeders 首先完成世界第一臺(tái)高速加工中心 , 并提供技術(shù)數(shù)據(jù)予瑞士 Mikron 合作生產(chǎn)高速加工中心 , 直至 1994 年雙方因維修服務(wù)問(wèn)題終止合作 , Roeders 開(kāi)始生產(chǎn)自己品牌高速機(jī)床 , 提供優(yōu)質(zhì)支持服務(wù)予世界廣大客戶,。
Roeders 機(jī)床在中國(guó)増長(zhǎng)迅速，自 1998 年第一臺(tái) Roeders 機(jī)床進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng) , 現(xiàn)已有 60 多臺(tái) Roeders 機(jī)床在為中國(guó)模具業(yè)服務(wù),。
那么到底高速加工概念是甚么 ? 如何能達(dá)到高速加工效果 ? 本文嘗試以深入淺出方法加以敘述 .
高速加工概念大概分為下列 7 點(diǎn)：
• 機(jī)床
• 軟件
• 編程
• 刀具
• 刀把
• 夾具
• 維修,、技術(shù)支持及人員培訓(xùn) .
• 高速機(jī)床要求大致可分為下列 7 點(diǎn)
高速,、高扭矩之主軸 :
主軸速度需達(dá) 36,000 rpm 以上 , 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率必需在 14kw 以上 , 在高速加工概念中 , 小直徑刀具應(yīng)用尤其重要 , 減少電火花和拋光加工 = 減低生產(chǎn)成本 , 現(xiàn)今刀具發(fā)展一日千里 , 刀具直徑少至 R 0.15mm 品牌比比皆是 , 盡量使用直徑細(xì)小刀具作深腔或清角加工 , 減少電火花加工 , 對(duì)于提高模具生產(chǎn)效率有著極大幫助 , 從前需要加工電極 , 再拿到電火花機(jī)床加工 , 生產(chǎn)周期需 2-3 天加上電火花機(jī)床效率奇低快則一天半天 , 要求特高之模具還要多做幾個(gè)電極 , 往往需要 7 天以上才能完成一套精密模具，深腔,、清角加工 , 費(fèi)時(shí)費(fèi)力 , 故使用高轉(zhuǎn)速主軸 , 小直徑刀具在模具加工中非常重要 . 但很多機(jī)床供貨商往往為求完成指標(biāo) , 制造虛假測(cè)試報(bào)告 , 聲稱其 16,000 轉(zhuǎn)主軸用 R0.3 刀具 , 走 600mm 進(jìn)給速度 , 用幾分鐘完成 HRC 50 甚至 HRC 60 車燈模具精加工 , 很多客戶在一知半解情況下或崇尚名牌心理 , 購(gòu)買此類機(jī)床 , 然后發(fā)覺(jué)貨不對(duì)板 , 后悔莫及只有當(dāng)交學(xué)費(fèi)的阿 Q 精神自我安慰 , 因?yàn)樗麄冑?gòu)買機(jī)床時(shí)連 R0.3 刀具也從未看過(guò)或接觸過(guò) , 可知 R0.3 刀具刀鋒多少 , 只要算一算線速度 , 沒(méi)有 30,000 轉(zhuǎn)以上主軸完全達(dá)不到期望之光潔度及速度 . 盲目相信名牌機(jī)床測(cè)試報(bào)告 , 相信切削深度的理論 , 而忽略了光是機(jī)床是不能扭轉(zhuǎn)物理定律的,，而誤中圈套。
現(xiàn)在的機(jī)械加工工藝要求的主軸轉(zhuǎn)速越來(lái)越高,，高轉(zhuǎn)速也越來(lái)越成為衡量一個(gè)產(chǎn)品水平的標(biāo)志,，成為商家競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，誰(shuí)先采用了更高轉(zhuǎn)速的主軸,，誰(shuí)便在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中擁有了一張硬牌,。趨勢(shì)就是：以專業(yè)廠家生產(chǎn)的高質(zhì)量的電主軸取代各機(jī)床廠家自己生產(chǎn)的傳統(tǒng)主軸
但是只有高速主軸是不足以應(yīng)付高速加工要求 , 可知模具不單靠精加工就能完成任務(wù) , 粗加工對(duì)模具加工也占著重要位置 , 故在兼顧高速，同時(shí)亦需考慮主軸扭矩 , , 主軸電機(jī)需有 14kw 功率,，在 5,000 –30,000rpm 時(shí) , 需達(dá)到 4.5Nm ~13Nm 扭矩 , 而在 36,0000 - 42,000rpm 時(shí)仍可保持 2.5Nm ~4Nm 扭矩 , 使不同直徑刀具應(yīng)用更有彈性 , 模具盡量在高速加工機(jī)床一次成形 , 減少因不同機(jī)床的應(yīng)用 , 浪費(fèi)裝夾時(shí)間,。
輕巧 、 堅(jiān)固全鑄鐵龍門架機(jī)床結(jié)構(gòu) ：
高速切削機(jī)床 , 機(jī)架設(shè)計(jì)都有同一個(gè)特征 , 就是龍門架式設(shè)計(jì) , Z 軸掛在 Y 軸上 , 成十字架式設(shè)計(jì) , 而 X 軸在機(jī)床上以獨(dú)立方向移動(dòng) , 工件只在一個(gè)軸向移動(dòng) , 各運(yùn)動(dòng)軸慣量相等 , 設(shè)計(jì)緊湊精密 , 確保剛性高 , 能在高動(dòng)態(tài)性下保持高精度加工 , 然而 “ 十字架 ” 式設(shè)計(jì)常被人批評(píng)剛性不好 , 機(jī)床壽命短 , 他們認(rèn)為 Z 軸必須放在 Y 軸的機(jī)床平臺(tái)上滑動(dòng) , 才是剛性最好 , 但這些批評(píng) , 只顯示他們對(duì)高速切削理解不深 , 因?yàn)樗麄冞B高速加工基本理論也搞不清楚 , 因高速加工概念有著一個(gè)非常重要的理論稱之為 * 零 * 切削 , 零切削概念是以高轉(zhuǎn)速配合高進(jìn)給速度 , 對(duì)工件進(jìn)行切削加工 , 理論上當(dāng)高轉(zhuǎn)速及高進(jìn)給速度達(dá)到普通加工的十倍以上時(shí) , 所有刀具與工件磨擦而產(chǎn)生之熱量都被切削時(shí)產(chǎn)生廢削帶走 , 故加工深度 , 切削量與傳統(tǒng)機(jī)床切削方法有很多不同此處 , 在此本文先不詳述 , 待第三部份 “ 編程 ” 時(shí)詳加分析 , 因此高速加工能達(dá)到高光潔度效果 , 當(dāng)然刀具是重要一環(huán) , 沒(méi)有適當(dāng)?shù)毒呒暗栋雅浜?/SPAN> , 所有理論均不能成立 , 現(xiàn)在回頭再說(shuō)機(jī)床部份 , 為甚么說(shuō)這么多理論,？ 因?yàn)橐f(shuō)明 “ 十字架 “ 式機(jī)床對(duì)高速加工之重要性 , 因只有十字架式機(jī)床才可在高進(jìn)給速度時(shí)保持高加速率速 , 因在實(shí)際模具加工時(shí) , CNC 切削不可能祇是 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)之間的移動(dòng) , 編程上我們因模具光潔度及精度要求 , 需由多點(diǎn)串連 , 沒(méi)有高加速率 , 就沒(méi)有高速加工 , 因十字架設(shè)計(jì) Z 軸重量大約只有 500 – 700kg , 如果 Z 軸在 Y 軸平臺(tái)移動(dòng) , Z 軸重量就達(dá)到 1500 kg – 2000kg , 要多大駆動(dòng)馬達(dá)才能達(dá)至 0.75g 以上高加速率要求 , 基本上是 Mission impossible ( 不可能任務(wù) ) , 本人再用簡(jiǎn)單比喻 , 希望讀者能更易理解 , 銑削加工像削蘋果 , 高速加工是用水果刀削 , 水果刀輕便靈活,，速度快，削出來(lái)蘋果表面比較光滑 , 傳統(tǒng)機(jī)床是以菜刀削蘋果 , 菜刀笨重,，削出來(lái)蘋果表面比較粗燥 , 所以高速機(jī)床對(duì)加速率一直追求完美 , 而批評(píng)十字架式機(jī)床設(shè)計(jì) , 或?qū)Ρ疚挠嘘P(guān) < 零 > 切削概念有所懷疑之士 , 歡迎隨時(shí)致函與本人查證 , 但查證前先參考此公式 : E = mc2 , 如不知道公式從那來(lái) , 敬請(qǐng)不要致函 .
此外全鑄鐵機(jī)床,，不但剛性高，兼有溫差同步膨脹的好處,，不會(huì)因不同物料的溫差膨脹系數(shù)不同而導(dǎo)致機(jī)床精度誤差,。有些客戶買了混合材質(zhì)機(jī)床， 如人造大理石 + 鑄鐵的機(jī)床后,，發(fā)覺(jué)機(jī)床歸零有偏差,，就是因?yàn)閮煞N材料膨脹系數(shù)不一致所致，對(duì)于高速加工中心這種高精度的設(shè)備來(lái)說(shuō),，這種誤差是致命的,，因?yàn)榧庸み^(guò)程中一定會(huì)產(chǎn)生熱量的，目前來(lái)說(shuō)誰(shuí)也不能把這些熱量完全吸收掉,！
c) . 高性能 CNC 控制系統(tǒng) ：
高速加工追求高精度和高光潔度,，要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，除了機(jī)床本身的精度之外,，還要求 NC 程序的精度要比普通加工高很多,，一般在十倍以上,，大家都知道，在計(jì)算機(jī)輔助制造中,， CAM 軟件一般采用點(diǎn)逼進(jìn)法來(lái)加工圓弧,，樣條曲線等非直線外形，精度要求越高,，就要求越多的點(diǎn)來(lái)逼近,，這樣產(chǎn)生的 NC 程序往往多達(dá)十幾兆至幾十兆 . 這就要求機(jī)床的控制系統(tǒng)有非常高的數(shù)據(jù)處理能力，要有在 1 秒鐘內(nèi)處理 5000 ～ 10000 條數(shù)據(jù)的能力,，這樣的數(shù)據(jù)量工控機(jī)是望塵莫及的,，所以我們經(jīng)常會(huì)看到有的機(jī)床在轉(zhuǎn)彎位和尖角位停頓甚至死機(jī)。有的廠商便采用專用的軟件來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù),，和機(jī)床捆綁銷售,，且不論會(huì)使用戶增加投資。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)優(yōu)化之后,，加工的速度是上去了,，但精度確降低了，同時(shí),，產(chǎn)品上該是尖角的地方也變成了圓角,，因?yàn)榧饨堑臄?shù)據(jù)往往最容易被優(yōu)化掉。工控機(jī)的弊病,，要有豐富的經(jīng)驗(yàn)和很專業(yè)的技術(shù)人員才能熟練的駕馭,，而 PC 開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)直觀，條理性好,，只要你接觸過(guò)電腦 , 經(jīng)過(guò)兩三天的培訓(xùn),，即可熟練的操作。
此外 PC 計(jì)算機(jī)有著硬件維護(hù)容易 , 升級(jí)便宜簡(jiǎn)易之優(yōu)點(diǎn) , 不會(huì)有今天買明天落后的情況 , 試問(wèn) 10 年前計(jì) PC 之 CPU 機(jī)速度與今天 PC 速度已相差 20 多倍 , 可笑是現(xiàn)今很多機(jī)床工控計(jì)算機(jī)仍使用 Pentium 133Mhz , 如何配合現(xiàn)今編程要求 ?
有些機(jī)床供貨商說(shuō) PC 計(jì)算機(jī)沒(méi)有工控機(jī)穩(wěn)定 , 這些自相矛盾的說(shuō)話 , 你會(huì)相信嗎 ? 試問(wèn)貴司所用之編程計(jì)算機(jī)是否工控機(jī) , 有沒(méi)有不穩(wěn)定或編程精度出現(xiàn)問(wèn)題 ? 答案是 : 好像沒(méi)有或者是很少 , 實(shí)際上只要在 PC 計(jì)算機(jī)加上防塵 ,、防油處理 , PC 計(jì)算機(jī)與工控機(jī)基本上沒(méi)有分別 , 只是 PC 運(yùn)算速度比工控機(jī)快得多 , 而兩者最大分別在于使用控制平臺(tái)不一樣而已 , Roeders 機(jī)床控制平臺(tái)使用 Windows 2000 , 升級(jí)簡(jiǎn)單 ,、快捷 、便宜 ( 基本上免費(fèi) ) 上網(wǎng)下載便可 , 而工控機(jī)使用自身開(kāi)發(fā)平臺(tái) , 升級(jí)困難 ,、昂貴 ,、有時(shí)候系統(tǒng)出問(wèn)題等幾年音訊全無(wú) , 對(duì)客戶影響深遠(yuǎn) , 由此可以預(yù)見(jiàn)，高速加工中心的控制系統(tǒng)必然要向 PC 發(fā)展,。
d). 高精度,、快速的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) :
高速切削是高切削速度、高進(jìn)給率和小切削量的組合,，進(jìn)給速度為傳統(tǒng)的 10 倍以上 , 這 首先 要求機(jī)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸要快 , 因?yàn)楣馐强刂葡到y(tǒng)處理數(shù)據(jù)的能力強(qiáng)是不夠的 , 機(jī)床要實(shí)現(xiàn)普通機(jī)床 10 倍以上的進(jìn)給速度 , 需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的能力快百倍以上 , 普通機(jī)床的數(shù)據(jù)傳輸均使用串口,、并口、或同軸電纜 , 它們的傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)要求 , 所以有些高端機(jī)床使用光纖傳輸 , 這樣不但速度快 , 穩(wěn)定性也大幅度提高,。其次,，高速加工程序由于數(shù)據(jù)密集,，點(diǎn)到點(diǎn)之間，各軸經(jīng)常在微距狀態(tài)下高頻率工作,，這不僅要求伺服系統(tǒng)反應(yīng)極其靈敏,，更對(duì)伺服電機(jī)提出了更高的要求，隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展,，先進(jìn)的直線電動(dòng)機(jī)已經(jīng)問(wèn)世,，并成功應(yīng)用于 CNC 機(jī)床。先進(jìn)的直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)使 CNC 機(jī)床不再有質(zhì)量慣性,、超前、滯后和振動(dòng)等問(wèn)題,，加快了伺服響應(yīng)速度,，更提高了伺服控制精度和機(jī)床加工精度。不僅能使機(jī)床在 f= 60m /min 以上進(jìn)給速度下進(jìn)行高速加工,，而且快速移動(dòng)速度達(dá) f= 120m /min ,，加速度達(dá) 2g ，提高了零件的加工精度,。 而滾珠導(dǎo)軌配合更是高速加工中心不可缺少的設(shè)計(jì) ,。
e). 高效冷卻系統(tǒng)：
高速切削中機(jī)床的主軸、絲杠 ,、滾珠導(dǎo)軌等產(chǎn)生大量的熱能 ,，如不進(jìn)行有效的冷卻，將會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)床的精度,，也會(huì)大大縮短主軸,，各軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)等高精度電器件的壽命。所以 Roeders 機(jī)床采用強(qiáng)力高壓,、高效的冷卻系統(tǒng),，使用溫控循環(huán)水或其它介質(zhì)來(lái)冷卻主軸電動(dòng)機(jī) 、主軸軸承 ,、絲杠 ,、滾珠導(dǎo)軌 、直線電動(dòng)機(jī) ,、液壓油箱等,。其中水冷降熱比高 ，價(jià)格低廉 ,，維護(hù)方便受廣大客戶青睞,。
f). 高安全性 :
高速加工由于高轉(zhuǎn)速和高進(jìn)給速度，加工中刀具積聚了很高的勢(shì)能,，一旦斷裂是必產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，高速切削機(jī)床普遍采用全封閉式安全門罩,，高強(qiáng)度透明材料制成的觀察窗等更完備的安全保障措施,，來(lái)保證機(jī)床操作者及機(jī)床周圍現(xiàn)場(chǎng)人員的安全，避免人員意外損傷 , 德國(guó) Roeders 高速加工中心甚至使用防彈玻璃來(lái)保護(hù)人員的安全,。另外 , 為了保護(hù)主軸在意外撞擊和加工量過(guò)大時(shí)獲得保護(hù) , 有的機(jī)床還加了預(yù)應(yīng)力保護(hù)裝置 , 以防止主軸受力過(guò)大時(shí)因停轉(zhuǎn)而燒毀。
g). 高精度,、高速度的傳感檢測(cè)技術(shù) .
高速加工中心由于應(yīng)用了很多高新技術(shù) , 尤其是微電子控制技術(shù) , 這給機(jī)床的錯(cuò)誤的診斷和維護(hù)帶來(lái)了很多困難 , 所以大多數(shù)高速加工中心都應(yīng)用高速度 , 高精度的傳感器來(lái)檢測(cè)機(jī)床狀態(tài),、刀具狀態(tài)、工件狀態(tài)和機(jī)床工況等,。通過(guò)傳感器和控制系統(tǒng)的結(jié)合來(lái)直觀的反映機(jī)床的工作狀態(tài),。
(2). 高速加工中心對(duì)軟件的要求 .
高速切削的 CAM 系統(tǒng)軟件高速切削有著比傳統(tǒng)切削特殊的工藝要求，除了要有高速切削機(jī)床和高速切削刀具,，具有合適的 CAM 編程軟件也是至關(guān)重要的,。一個(gè)優(yōu)秀的高速加工 CAM 編程系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算速度，較強(qiáng)的插補(bǔ)功能,，優(yōu)秀的路徑平滑連接功能 , 全程自動(dòng)過(guò)切檢查及處理能力,，自動(dòng)刀柄與夾具干涉檢查、繞避功能,，進(jìn)給率優(yōu)化處理功能,，待加工軌跡監(jiān)控功能，刀具軌跡編輯優(yōu)化功能,，加工殘余分析功能等等,。 隨著 CAM 系統(tǒng)智能化水平的提高，已經(jīng)出現(xiàn)了新一代獨(dú)立運(yùn)行的智能化的 CAM 專業(yè)系統(tǒng),，如 EDS 公司的 UGNX, Hitachi 公司的 SPACE-E ,， DELCAM 公司 PowerMILL ，其主要特點(diǎn)是面向?qū)ο蟮膶?shí)體加工方式,，而非傳統(tǒng)的曲面局部加工方式,。只需輸入并選擇加工工藝，即可自動(dòng)完成編程操作,。編程的復(fù)雜程度與零件的復(fù)雜程度無(wú)關(guān),，只與加工工藝有關(guān)，因而非常易于掌握,，只需短時(shí)間培訓(xùn)即可掌握使用,。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，為了充分發(fā)揮 NC 設(shè)備操作人員的優(yōu)勢(shì),，縮短加工時(shí)間間隔,，機(jī)側(cè)編程已經(jīng)成為逐漸流行的發(fā)展趨勢(shì)。
(3). 高速加工中心對(duì)編程的要求 .
采用高速加工設(shè)備之后,，對(duì)編程人員的需求量將會(huì)增加,，因高速加工工藝要求嚴(yán)格,，過(guò)切保護(hù)更加重要，故需多花時(shí)間對(duì) NC 指令進(jìn)行仿真檢驗(yàn),。一般而言,，高速加工編程時(shí)間比普通加工編程時(shí)間要長(zhǎng)得多，然而卻大大縮短了加工時(shí)間,。為了保證高速加工設(shè)備足夠的使用率,，需配置更多的 CAM 人員。 傳統(tǒng) CAD/CAM 中,， NC 指令的編制是由遠(yuǎn)離加工現(xiàn)場(chǎng)的 CAD/CAM 工程師來(lái)完成的,，因編程與加工地點(diǎn)分離，往往因編程人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件及加工工藝不夠清楚而需要對(duì) NC 指令進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)與修改,，影響正常使用,。
除刀具和加工參數(shù)根據(jù)具體情況選擇外，加工方法的選擇和采用的編程策略就成為了關(guān)鍵,。一名合格的 CAD/CAM 編程員 , 應(yīng)該同時(shí)也是一名合格的模具設(shè)計(jì)師，他應(yīng)對(duì)零件的幾何結(jié)構(gòu)有一個(gè)正確的理解,，及對(duì)各種刀具使用有深入了解 , 具備理想工序安排以及合理刀具軌跡設(shè)計(jì)的知識(shí)和概念,。首先要注意加工方法的安全性和有效性；其次要盡一切可能保證刀具軌跡光滑平穩(wěn) , 這會(huì)直接影響加工質(zhì)量和機(jī)床主軸等零件的壽命 , 最后要盡量使刀具載荷均勻 ( 即等余量加工 ) ,，這會(huì)直接影響刀具的壽命 , 增加生產(chǎn)成本,。
(4). 高速加工中心對(duì)刀具的要求 .
刀具技術(shù)和機(jī)床制造，從一開(kāi)始就相輔相成共同發(fā)展,，可以毫不夸張的說(shuō),，只有刀具技術(shù)和機(jī)床技術(shù)的不斷發(fā)展，才推進(jìn)了高速切削技術(shù),。高速加工必須使用硬質(zhì)合金刀具 , 很多客戶即時(shí)反應(yīng)是成本貴 , 但相對(duì)加工效率這些生產(chǎn)成本是九牛一毛 , 試想想直接在硬鋼加工省卻多少銅料錢 , 電火花時(shí)間 , 電費(fèi) , 人工費(fèi) , 少買幾臺(tái)貴價(jià)火花機(jī) , 省下來(lái)的錢已夠買一臺(tái) Roeders 高速機(jī) , 少買銅料 , 少用電 , 省下來(lái)的錢已夠買硬質(zhì)合金刀具 , 此外硬質(zhì)合金刀具在加工時(shí)萬(wàn)一發(fā)生意外只會(huì)使刀具斷掉 , 而使用白鋼刀 , 刀具不會(huì)斷撞力直接沖上主軸 , 對(duì)主軸軸承做成嚴(yán)重傷害 , 刀具價(jià)值與主軸價(jià)值比較 , 自然不難理解為何高速機(jī)規(guī)定使用硬質(zhì)合金刀具,。
此外高速切削刀具應(yīng)具有良好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，即具有良好的抗沖擊,、耐磨損和抗熱疲勞的特性,。除使用硬質(zhì)合金材質(zhì)外，并且普遍采用刀具涂層技術(shù),，涂層材料為氮化鈦（ TiN ）,、氮化鋁鈦（ TiALN ）等等。涂層技術(shù)由單一涂層發(fā)展為多層,、多種涂層材料的涂層,。這一技術(shù)已成為提高高速切削能力的關(guān)鍵技術(shù)之一。選擇切削參數(shù)時(shí),，針對(duì)圓刀片和球頭銑刀,，應(yīng)注意有效直徑的概念,。高速銑削刀具應(yīng)按動(dòng)平衡設(shè)計(jì)制造。刀具的前角比常規(guī)刀具的前角要小,，后角略大,。主副切削刃連接處應(yīng)修圓或?qū)Ы牵瑏?lái)增大刀尖角,，防止刀尖處熱磨損,。應(yīng)加大刀尖附近的切削刃長(zhǎng)度和刀具材料體積，提高刀具剛性,。刀具材料與被切削材料應(yīng)具有較小的化學(xué)親和力,。高速銑削大多采用硬質(zhì)合金刀具。在保證安全和滿足加工要求的條件下,，刀具懸伸盡可能短,，刀體中央韌性要好。刀柄要比刀具直徑粗壯,，連接柄呈倒錐狀,，以增加其剛性。球頭立銑刀要考慮有效切削長(zhǎng)度,，刃口要盡量短,。
(5). 高速加工中心對(duì)刀具夾持系統(tǒng)的要求 .
高性能的刀具夾持系統(tǒng)高速銑床的刀具夾持系統(tǒng)要求有很高的動(dòng)平衡性，當(dāng)主軸速度達(dá) 30000Rpm 或以上時(shí) , 相對(duì)刀柄要求之動(dòng)平衡能力及絕對(duì)的定心性由其重要,。主軸,、刀柄、刀具三者在旋轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)具有極高的同心度,，這樣才能保證高速,、高精度加工。否則轉(zhuǎn)速越高離心力越大,，當(dāng)其達(dá)到系統(tǒng)的臨界狀態(tài) , 將會(huì)使刀柄 , 刀具系統(tǒng)發(fā)生激振,，其結(jié)果是加工質(zhì)量下降，刀具壽命縮短,，使主軸軸承磨損,，做成主軸損壞。刀柄系統(tǒng)與主軸錐度穴孔應(yīng)結(jié)合緊密,，現(xiàn)在刀柄一般都采用錐部與主軸端面同時(shí)接觸的雙定位錐柄,。德國(guó)的 HSK 規(guī)格是高速切削指定刀柄。 HSK 刀柄使刀具和刀柄的配合較理想 , 做法是以熱縮式方法將刀柄 , 加熱到 450 ℃ 以上 , 然后將刀具放入刀柄 , 待刀柄泠卻后 , 使刀柄把持面與刀具接觸達(dá)至全面接觸 , 同心度達(dá) 0.003mm 以下 , 熱脹式刀柄完全解決了索咀式刀柄只有五點(diǎn)抓住刀具的缺點(diǎn) , 減少平衡度及同心度不良之問(wèn)題 , 很多客戶問(wèn)如何更換刀具 ? 上文已提過(guò)為何高速機(jī)床必定使用硬質(zhì)合金刀具 , 方法很簡(jiǎn)單 , 將刀柄連硬質(zhì)合金刀具再加熱至 450 ℃ 以上 , 因刀柄 ( 鋼 ) 及刀具 ( 硬質(zhì)合金 ) 材質(zhì)不一樣 , 膨脹系數(shù)亦不一樣 , 所以已使刀柄加熱至 450 ℃ 時(shí) , 刀具便應(yīng)聲掉下 , 再更換新刀具上去便可 , 敬告客戶千萬(wàn)不能使用白鋼刀放在熱脹式刀柄上 , 在上文機(jī)床篇 , 已提過(guò)同步膨脹對(duì)機(jī)床精度的重要性 , 否則貴司必須準(zhǔn)備幾千塊錢來(lái)引證本文的理論 , 又有很多客戶問(wèn) , 加熱刀柄是否需時(shí)很長(zhǎng) , 使用 Roeders 専用加熱換器加熱至 450 ℃ 以上 , 只需 20 秒 !!! 用那么短時(shí)間刀柄及刀具即可達(dá)到 3μ 同心度 , 對(duì)模具加工何等重要 , 再次引證金錢是用時(shí)間換回來(lái)的理論 , 不過(guò)現(xiàn)在有些液壓真空裝刀,，強(qiáng)力銑卡頭裝刀 , 除耐溫性不強(qiáng) , 有待改進(jìn)外 , 奉勸客戶不要使用為妙 , 免得操作員有機(jī)會(huì)用白鋼刀來(lái)做主軸壽命測(cè)試 ,。
(6). 高速加工中心對(duì)夾具的要求 .
高速加工能大大改善加工時(shí)間，但加工方法客戶很多時(shí)沒(méi)有注意 , 有時(shí)候模具在高速加工中心加工時(shí)間大約只需 1 小時(shí) , 但模具裝夾時(shí)間卻用上 30 分鐘 , 或銑完的模具或電極 , 在火花機(jī)調(diào)較電極用上 45 分鐘 , 而放電時(shí)間卻只是 45 分鐘 , 這種不合理現(xiàn)象 , 往往成為高速加工概念的瓶頸位置 , 解決這個(gè)瓶頸問(wèn)題 , 我們可以使用夾具配合模具加工 , 使用夾具不單解決人為裝夾錯(cuò)誤的問(wèn)題 , 并使模具質(zhì)量及效率提高 , 因?yàn)槟＞呃鄯e公差少自然可提高模具精度及光潔度 , 而夾具重復(fù)精度高通常在 1 – 2 μ 之間 , 一次裝夾在一分鐘內(nèi)完成 , 其中狡狡者如瑞典 3R 夾具 , 因其剛性好精度高 , 比較適合加工中心應(yīng)用 , 配合其它機(jī)床使用 , 必定使模具生產(chǎn)效率翻倍提高 。
(7). 維修,、技術(shù)支持及人員培訓(xùn) .
很多機(jī)床供貨商及客戶經(jīng)常談?wù)摰骄S修,、技術(shù)支持及人員培訓(xùn)的重要性 , 但在中國(guó)市場(chǎng)在維修應(yīng)用支持到位的供貨商寥寥無(wú)幾 , 為甚么中國(guó)這個(gè)模具大 國(guó)出現(xiàn)這個(gè)怪異現(xiàn)象 , 好象是供貨商與客戶進(jìn)行永不完之欺騙游戲 , 看誰(shuí)本領(lǐng)高就是成功 , 為甚么本文有這個(gè)論點(diǎn) , 本人嘗試分析個(gè)中原因 , 再談技術(shù)支持問(wèn)題 , 中國(guó)客戶普遍存在貪便宜的心態(tài) , 經(jīng)常抱著拿三毛錢吃海鮮心態(tài)購(gòu)買機(jī)床 , 有些供貨商為適應(yīng)中國(guó)客戶這種特殊心態(tài) , 以將貨就價(jià)方法 , 然后吹噓產(chǎn)品性能 , 并容許客戶留 20% 以上余款 , 并答應(yīng)待客戶驗(yàn)收后才全數(shù)收取 , 實(shí)質(zhì)貨品價(jià)值早已留有水份 , 20% 余款收不收也沒(méi)所謂 , 售后服務(wù)放在一旁 , 理由是客戶沒(méi)付清余款 , 更有些供貨商將標(biāo)準(zhǔn)件變?yōu)檫x件銷售 , 看著客戶購(gòu)買心態(tài)來(lái)報(bào)價(jià) , 要是客戶預(yù)算不夠 , 就馬上抽起標(biāo)準(zhǔn)件 , 故意將機(jī)床價(jià)格壓低 , 增加成功機(jī)會(huì) , 待客戶機(jī)床到位后 , 發(fā)覺(jué)貨不對(duì)勁 , 然后才告訴客戶要加錢購(gòu)買原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)件 , 客戶貪便宜的心態(tài)和供貨商屢見(jiàn)不鮮的欺騙手法 , 形成一個(gè)死循環(huán) , 使得中國(guó)模具業(yè)技術(shù)改革以散步速度前進(jìn) . 然而供貨商拿不到合理利潤(rùn) , 自然沒(méi)錢撥去維修機(jī)床 , 更不消談技術(shù)支持 , 機(jī)床精度再高也需要維護(hù)保養(yǎng) , 更需要合適人員操作 . 正如飛機(jī)停在機(jī)場(chǎng)上是不會(huì)起飛的 , 再先進(jìn)的戰(zhàn)機(jī)也要一流飛機(jī)師駕使 , 配合合格的地勤人員才能發(fā)揮其真正威力 , 機(jī)床只是硬件 , 擁有一流機(jī)床 , 不代表?yè)碛幸涣髂＞咧圃旒夹g(shù)就是這個(gè)道理 , Roeders 公司有著 200 年模具制造經(jīng)驗(yàn)不單制作出世界第一臺(tái)高速加工中心 , 并以多年模具制造經(jīng)驗(yàn)向客戶提供一流技術(shù)支持 , 使客戶在買得一流機(jī)床同時(shí)獲得最新模具制造知識(shí) , 因 Roeders 公司深明軟硬件是不能分開(kāi)的 , 故 Roeders 公司中國(guó)錐修部十二名工程師只照顧 60 臺(tái) Roeders 機(jī)床 , 以單一產(chǎn)品公司來(lái)說(shuō) , Roeders 工程師數(shù)目與機(jī)床數(shù)目比例屬全行之冠 , Roeders 公司深知模具制作中人的重要性 , 所以 Roeders 工程師入職要求極為嚴(yán)格 , 除需在模具廠有三年以上模具制作經(jīng)驗(yàn)外 , 更需熟悉 CAD/CAM 編程及模具設(shè)計(jì) , 在職一年后 , 再送到德國(guó) Roeders 總廠培訓(xùn)一個(gè)月 , 因此 Roeders 工程師絕非只懂修機(jī)的普通技術(shù)員 , 更是出色模具制造技工 , Roeders 以其獨(dú)有培訓(xùn)員工方法 , 深信定能為中國(guó)客戶提供高階模具制造技術(shù)支持 , 此點(diǎn)在高速加工尤其重要。
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